JP2006200921A - 磁気エンコーダおよびそれを備えた車輪用軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保でき、また摩耗や割れ等の損傷が生じ難く、コンパクトな構成とできる磁気エンコーダを提供する。
【解決手段】 この磁気エンコーダ１０は、円周方向に交互に磁極Ｎ，Ｓを形成した多極磁石１４を有する。多極磁石１４は、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体である。この磁気エンコーダ１０の表面に、厚みが１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い絶縁被膜２２を設ける。絶縁被膜２２は、例えばカチオン電着塗装によるものである。【選択図】 図１

Description

この発明は、相対回転する軸受部の回転検出装置等に用いられる磁気エンコーダ、およびそれを備えた車輪用軸受に関し、例えば自動車のアンチロックブレーキシステムにおける前後の車輪回転数を検出する回転検出装置の磁気エンコーダに関する。

従来、自動車のスキッドを防止するためのアンチスキッド用回転検出装置として、次のような構造が多く用いられている。すなわち、前記回転検出装置は歯付ローターと感知センサからなっており、軸受を密封するシール装置よりそれぞれ離間させて配置し、一つの独立した回転検出装置を構成しているものが一般的である。このような従来例は、回転軸に嵌合された歯付ローターを、ナックルに取付られた回転検出センサで感知検出する構造を持つ。

その他の例として特許文献１には、回転検出装置の装着スペースを削減せしめ感知性能を飛躍的に向上させることを目的として、車輪回転検出のための回転検出装置を有したベアリングシールにおいて、そこに使用するスリンガに、磁性粉の混入された弾性部材を周状に加硫成形接着し、交互に磁極を配置した構造が示されている。すなわち、スリンガーに、磁性粉の混入されたゴム磁石からなる多極磁石を設けて磁気エンコーダとした構造が示されている。

上記ゴム磁石からなる磁気エンコーダは、磁性粉の配合比率を上げることが難しく、これを改善するものとして、多極磁石を、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体としたものが提案されている（例えば特許文献２）。この提案例ものは、磁性粉の配合比率を上げ、コンパクトな構成で安定したセンシングの行える磁力が得られる。また、ゴム磁石に比べて表面の硬度が硬く、磁気エンコーダとこれに対向する磁気センサとの間に砂粒等の異物を噛み込んだような場合に、摩耗等の損傷を生じ難い。バインダ成分となる非磁性金属粉を混合させているため、磁性粉のみを圧粉して焼結したものと異なり、割れ等の損傷も生じ難い。

特許第２８１６７８３号公報 特開２００４−８５５３６号公報

上記磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体製の磁気エンコーダは、上記のような種々の優れた機能が得られるが、磁性粉の配合比率を上げた場合、磁性粉の発錆による腐食が生じ易くなる。特に、自動車の車輪用軸受等に使用される場合、磁気エンコーダは路面の塩泥水に曝される厳しい環境下に置かれるため、長期使用の間の錆の発生が問題となる。このため、本出願人は、多極磁石の表面に、カチオン処理を施したもの（特願２００３−２７９５６３号公報）を提案した。カチオン電着による塗膜は、多極磁石を着磁する場合の絶縁被膜としても機能する。

しかし、量産的に磁気エンコーダを着磁するときに、着磁ヨーク上に磁気エンコーダを固定する。このとき、磁気エンコーダの表面にカチオン電着で形成された絶縁被膜が薄いと、埋め込み樹脂で固定された着磁ヨーク中の銅線と磁気エンコーダとが、埋め込み樹脂の摩耗により直接に接触し、着磁時の通電で絶縁破壊を引き起こし、磁気エンコーダが破損することがある。これとは逆に、絶縁被膜が厚過ぎると、着磁ヨーク上面部の銅線部と磁気エンコーダとが離れるために着磁力が低下するという課題がある。

この発明の目的は、着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保でき、また摩耗や割れ等の損傷が生じ難く、コンパクトな構成とできる磁気エンコーダを提供することである。
この発明の他の目的は、コンパクトな構成で回転検出が行え、かつ回転検出のための磁気エンコーダにつき、着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保でき、また摩耗や割れ等の損傷が生じ難いものとできる車輪用軸受を提供することである。

この発明の磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石を有する磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石が磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であり、この磁気エンコーダの表面に、厚みが１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い絶縁被膜を設けたことを特徴する。

この構成によると、多極磁石が磁性粉と非金属磁性粉との混合粉を焼結させた焼結体であるため、焼結体の強度を確保しながら、磁性粉の配合比率を高めて、安定したセンシングの得られる磁力が確保でき、コンパクト化が図れる。磁気エンコーダの表面に施した絶縁被膜は、焼結体の着磁の際に、着磁ヨーク中の銅線と焼結体間の絶縁を果たす。この場合に、絶縁被膜が２００μｍよりも厚いと、着磁ヨーク上面部の銅線部と磁気エンコーダの表面とが離れるため、着磁力が低下する。この絶縁被膜の厚みが薄いとより強い着磁力が得られるが、絶縁破壊を引き起こす場合がある。このため、絶縁被膜の厚みは１０μｍ以上は必要である。着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保できる磁束密度が得られる絶縁被膜の厚みの範囲は、１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い範囲である。

前記絶縁被膜は、カチオン電着塗装による絶縁被膜であっても良い。カチオン電着塗装による絶縁被膜であると、優れた耐食性が得られる。そのため、長期の使用，厳しい環境下の使用においても錆の発生の問題のない磁気エンコーダとなる。

カチオン電着である場合、電着塗装であるため、コーティング方式の塗装よりも、つきまわり性が良いことから、そのため焼結体からなる多極磁石全体の耐食性を向上させることができる。また、電着塗装では、焼結体を芯金に取付ける場合に、焼結体（多極磁石）と芯金の隙間に塗料が入り込み易いので、接着効果が得られ、多極磁石を芯金に加締で固定する場合に、加締と接着の両方の効果により多極磁石を芯金に強固に保持させることができる。例えば加締が緩くても、上記接着効果で芯金からの多極磁石の分離を防ぐことができ、製品としての信頼性が向上する。さらに、電着塗装は、コーティング方式や含浸方式と比べて、均一な塗膜を形成できるので、製品としての磁気エンコーダの寸法管理を容易にできる。

電着塗装としては、焼結体芯金一体品をプラス極にするアニオン電着と、マイナス極にするカチオン電着の２つがあるが、カチオン電着の方が耐食性に優れる。そのため、自動車部品等のように耐食性が強く要望される場合は、カチオン電着としたことによる良好な耐食性が効果的となる。

この発明の磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを備え、少なくとも前記多極磁石における被検出面となる表面に前記絶縁層を設けたものとしても良い。

芯金を備えると、焼結体からなる多極磁石を堅固に保持して機器への磁気エンコーダの取付が容易に行える。なお、多極磁石の芯金への固定は、芯金の加締によって行っても良い。その場合に、絶縁被膜は、焼結体芯金一体品の状態で形成しても良く、また焼結体の単独の状態で行っても良い。焼結体芯金一体品の状態で表面処理を施した場合、個別に表面処理を施す場合に比べて工程が少なく、生産性に優れ、コスト低下が図れる。この明細書で言う「加締」とは、加圧力を加えて塑性変形させることによって締め付け固定する処理全般を示し、曲げやステーキング等による締め付けを含む。

この発明の車輪用軸受は、内周に複列の転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する複列の転走面を外周に有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
前記外方部材および内方部材のうちの回転側の部材におけるインボード側端に磁気エンコーダを嵌合させ、この磁気エンコーダを、この発明における上記いずれかの構成の磁気エンコーダとしたものである。
車輪用軸受において、磁気エンコーダを前記磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体とした場合は、磁性粉の配合比率を高めてコンパクトな構成で回転検出が行える。車輪用軸受における回転検出の出力は、アンチロックブレーキシステムやトラクションコントロールシステム等の走行制御，姿勢制御に用いられるため、安定したセンシングが求められる。このような要望に対して、この発明の磁気エンコーダを用いると、磁性粉と非磁性金属粉との混合粉の焼結体を用いたことと相まって、絶縁被膜の膜厚を２００μｍよりも薄くしたため、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保できる。

また、車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダが塩泥水を被ることがある。しかし、磁気エンコーダを構成する焼結体または焼結体芯金一体品の全体にカチオン電着塗装による絶縁被膜を設けた場合は、絶縁被膜により防食性が得られ、そのため耐食性に優れ、塩泥水により磁気エンコーダに錆が発生することの防止効果が高い。
また、磁気エンコーダとこれに対面させる磁気センサとの間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、この噛み込みに対して、次のように保護される。すなわち、磁性粉と非磁性金属粉とからなる焼結体の多極磁石の表面高度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための磁気エンコーダを有した車輪用軸受において、車両走行中に回転側の多極磁石の表面と固定側の磁気センサの表面との間隙に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石の摩耗損傷に大幅な低減効果がある。

この発明の車輪用軸受は、前記磁気エンコーダの芯金に摺接する複数のリップを有するシール部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側の部材に嵌合させたものであっても良い。
この構成の場合、上記シール部材と磁気エンコーダとでシール装置が構成され、上記磁気エンコーダがシール装置の構成要素となる。そのため、部品点数を増やすことなく、よりコンパクトな構成で車輪の回転を検出することができる。また、このようにシール装置に磁気エンコーダを構成した場合、上記の路面環境下にさらされることによる磁気エンコーダと磁気センサ間の砂粒等の噛み込みが問題となるが、この噛み込みに対して、上記と同様に多極磁石の表面高度が硬いことにより、摩耗損傷の低減効果が得られる。

この発明の磁気エンコーダは、円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石を有する磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石が磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であり、この磁気エンコーダの表面に、厚みが１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い絶縁被膜を設けたため、着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保でき、また摩耗や割れ等の損傷が生じ難く、コンパクトな構成とできる。
上記絶縁被膜がカチオン電着塗装によるものである場合は、多極磁石の耐食性にも優れたものとなる。
この発明の車輪用軸受は、この発明の磁気エンコーダを備えたものであるため、コンパクトな構成で回転検出が行え、かつ回転検出のための磁気エンコーダにつき、着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保でき、また摩耗や割れ等の損傷が生じ難いものとできる。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１に示すように、この磁気エンコーダ１０は、金属製の環状の芯金１１と、この芯金１１の表面に周方向に沿って設けられた多極磁石１４とを備える。多極磁石１４は周方向に多極に磁化され、交互に磁極Ｎ，Ｓが形成された部材であり、多極に磁化された磁気ディスクからなる。磁極Ｎ，Ｓは、ピッチ円直径ＰＣＤ（図２）において、所定のピッチｐとなるように形成されている。多極磁石１４は磁性粉と非磁性金属粉との混合粉の圧粉体を焼結させた焼結体であり、この多極磁石１４を上記芯金１１の加締によってこの芯金１１に固定する。この焼結体を芯金１１に固定した焼結体芯金一体品２１に、防食用の表面処理を兼ねる絶縁被膜２２を施している。

この磁気エンコーダ１０は、回転部材（図示せず）に取付けられ、図３に示すように多極磁石１４に磁気センサ１５を対面させて回転検出に使用されるものであり、磁気エンコーダ１０と磁気センサ１５とで回転検出装置２０が構成される。同図は、磁気エンコーダ１０を軸受（図示せず）のシール装置１８の構成要素とした応用例を示し、磁気エンコーダ１０は、軸受の回転側の軌道輪に取付けられる。シール装置１８は、磁気エンコーダ１０と、固定側のシール部材９とで構成される。シール装置１８の具体構成については後に説明する。

多極磁石１４に混入する磁性粉としては、バリウム系およびストロンチウム系などの等方性または異方性フェライト粉であっても良い。これらのフェライト粉は顆粒状粉体であっても、湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉であっても良い。この湿式異方性フェライトコアからなる粉砕粉を磁性粉とした場合、非磁性金属粉との混合粉を磁場中で成形された異方性のグリーン体とする必要がある。

上記磁性粉は、希土類系磁性材料であっても良い。例えば希土類系磁性材料であるサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉やネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉のそれぞれ単独磁性粉であっても良い。また、磁性粉はマンガンアルミ（ＭｎＡｌ）ガスアトマイズ粉であっても良い。

また、上記磁性粉は、サマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉、ネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉、およびマンガンアルミ（ＭｎＡｌ）ガスアトマイズ粉のいずれか２種以上を混合させたものであっても良い。例えば、上記磁性粉はサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉とネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉とを混合させたもの、マンガンアルミガスアトマイズ粉とサマリウム鉄系磁性粉とを混合させたもの、およびサマリウム鉄系磁性粉とネオジウム鉄系磁性粉とマンガンアルミガスアトマイズ粉とを混合させたもの、のいずれかであっても良い。例えば、フェライト粉だけでは磁力が足りない場合に、フェライト粉に希土類系磁性材料であるサマリウム鉄（ＳｍＦｅＮ）系磁性粉や、ネオジウム鉄（ＮｄＦｅＢ）系磁性粉を必要量だけ混合し、磁力向上を図りつつ安価に製作することもできる。

多極磁石１４を形成する非磁性金属粉には、スズ、銅、アルミ、ニッケル、亜鉛、タングステン、マンガンなどの粉体、または非磁性のステンレス系金属粉のいずれか単独（１種）の粉体、もしくは２種以上からなる混合した粉体、もしくは２種以上からなる合金粉末を使用することができる。

芯金１１の材質となる金属は、磁性体、特に強磁性体となる金属が好ましく、例えば磁性体でかつ防錆性を有する鋼板が用いられる。このような鋼板として、フェライト系のステンレス鋼板（ＪＩＳ規格のＳＵＳ４３０系等）や、防錆処理された圧延鋼板等を用いることができる。

芯金１１の形状は、種々の円環状の形状とできるが、多極磁石１４を固定できる形状が好ましい。特に、加締固定や嵌合固定等の機械的な固定が行える形状が好ましい。加締固定の場合、芯金１１は、例えば図１（Ｂ）に示すように、嵌合側となる内径側の円筒部１１ａと、その一端から外径側へ延びる立板部１１ｂと、外径縁の他円筒部１１ｃとでなる断面概ね逆Ｚ字状の円環状とする。なお、芯金１１は断面Ｌ字状のものとしても良く、その場合は図１（Ｂ）の芯金１１において、他円筒部１１ｃが省略された形状のものとされる。芯金１１を断面Ｌ字状とした場合は、例えば爪部等を立板部１１ｂ等に設けて加締固定する。

図１（Ｂ）の芯金１１において、円筒部１１ａ、立板部１１ｂ、および他円筒部１１ｃは、鋼板等の金属板から一体にプレス成形されたものである。立板部１１ｂは平坦に形成されており、その平坦な立板部１１ｂの表面に重ねて多極磁石１４の未着磁の焼結体を組み込み、外周縁の他円筒部１１ｃを加締めることで、芯金１１の立板部１１ｂに重なり状態に多極磁石１４が固定されて、焼結体芯金一体品２１とされる。上記他円筒部１１ｃは、その断面における先端側部分または略全体が、加締部となる。また、この加締部は、芯金１１の円周方向の全周にわたって延び、したがって円環状となっている。なお、多極磁石１４の他円筒部１１ｃにより固定される部分は、多極磁石１４の被検出面となる表面よりも凹む凹み部１４ｂとなっていて、これにより塑性変形部１１ｃａが多極磁石１４の被検出面となる表面に突出しないように成されている。

加締固定は、上記のように全周に連続して行う他に、図４，図５に断面図および正面図で示すように行っても良い。この例では、芯金１１を図１の例と同じく、内径側の円筒部１１ａと、その一端から外径側へ延びる立板部１１ｂと、その外径縁の円筒状の他円筒部１１ｃとでなる断面概ね逆Ｚ字状の円環状としている。また、他円筒部１１ｃにおける周方向の複数箇所に、ステーキング等によって、内径側へ突出状態に塑性変形させた塑性変形部１１ｃａを設け、その塑性変形部１１ｃａにより多極磁石１４を芯金１１の立板部１１ｂに固定している。この例においても、多極磁石１４の塑性変形部１１ｃａにより固定される部分は、多極磁石１４の被検出面となる表面よりも凹む凹み部１４ｂとなっていて、これにより塑性変形部１１ｃａが多極磁石１４の被検出面となる表面に突出しないように成されている。凹み部１４ｂは、外径側に至るに従って表面から背面側へ近づく傾斜面１４ｂとされている。

図１および図４に示す各例において、芯金１１は、図６のように、立板部ｂが、内周側部分１１ｂａと外周側部分１１ｂｂとで互いに軸方向にずれた２段形状を成すものとしても良い。図６において、図示は省略するが、多極磁石１４は、図１の例と同様に立板部１１ｂにおける他円筒部１１ｃの突出側の面に配置される。

さらに、図７に示すように、図１の例と同様に断面概ね逆Ｚ字状とされた芯金１１において、その他円筒部１１ｃの端縁における円周方向複数箇所に舌片状の爪部１１ｃｂを設け、この舌片状爪部１１ｃｂを矢印のように内径側へ塑性変形させることにより、つまり折り曲げるように加締ることにより、多極磁石１４を芯金１１に固定しても良い。多極磁石１４は、図１などの例と同様に立板部１１ｂにおける他円筒部１１ｃの突出側の面に配置される。この例においても、図６の例と同様に、立板部１１ｂを２段形状としている。立板部１１ｂを２段形状とした場合、多極磁石１４の立板部１１ｂ側の側面形状は、図１３（Ｂ）に示すように、立板部１１ｂの２段形状に沿った側面形状としても良い。

上記各例のようにして、多極磁石１４を芯金１１に加締固定してなる焼結体芯金一体品２１の表面に、電着法で絶縁被膜２２を施して磁気エンコーダ１０が構成される。この場合の絶縁被膜２２の電着塗装は、水溶性塗料中に浸漬した焼結体芯金一体品２１に電流を流し、電気泳動によって電気化学的に焼結体芯金一体品２１の表面に絶縁被膜２２を施すものである。上記電着塗装は、大別して、焼結体芯金一体品２１をプラス極にするアニオン電着と、焼結体芯金一体品２１をマイナス極にするカチオン電着の２種類があるが、この実施形態ではカチオン電着とする。上記電着塗装により施される電着塗膜である絶縁被膜２２の含水率は約１０％以下とし、乾燥・焼き付けを行って最終の皮膜を形成する。
なお、絶縁被膜２２は、例えば図８に示すように、多極磁石１４の単独状態で施し、この絶縁被膜２２の設けられた多極磁石１４を芯金１１に取付けるようにしても良い。いずれの場合も、絶縁被膜２２の形成は、多極磁石１４の未着磁の状態で行われる。

絶縁被膜２２の形成は、下地処理を施したうえで上記カチオン電着で行っても良い。下地処理は、燐酸塩皮膜処理、焼結体の多極磁石の封孔処理、ブラスト処理、乾式超紫外線オゾンプラズマエッチング、湿式カップリング、およびプライマー処理のいずれかとしている。封孔処理の他は、下地処理は焼結体芯金一体品２１の全体につき行っている。

上記電着塗装の特長は、溶剤塗装などに比べて均一膜厚性が良く、さらに、つきまわりも良いことから、凹凸の大きい製品でも全表面に均一に塗装処理できる。また、マスキング技術を用いれば、電着塗装とメッキの併用、或いは電着塗装の２回繰り返しにより２色塗装も簡単に行うことができる。このため、既存の変性エポキシ系クリヤー塗料をディッピング（浸漬）方式やスプレー（吹付け）方式で塗布するものでは比較的塗装が容易でない端面部分の塗工性が、上記電着塗装では大幅に向上する。また、上記電着塗装では、焼結体芯金一体品２１における焼結体加締部および内径側端面部への電着塗料の電気泳動によるつきまわり、侵入により、塗料が焼結体（多極磁石１４）と芯金１１との間に接着剤として作用するため、既存の変性エポキシ系クリヤー塗料をディッピング（浸漬）方式やスプレー（吹付け）方式で塗布するものに比べて、焼結体（多極磁石１４）と芯金１１の密着性が大幅に向上する。

磁気エンコーダ１０の着磁は、図１０に円周方向の一部を示すようなリング状の着磁ヨーク３２を用い、例えば一発着磁で行われる。この着磁ヨーク３２は、環状の基台３３の表面に短冊状の複数の着磁面３４を周方向に並べると共に、各着磁面の周囲に上下に重なるコイル３５Ａ，３５Ｂを巻いて構成される。この着磁ヨーク着磁面３４が選ぶ周域に、図９のように多極磁石１４の着磁前の焼結体を重ねて配置し、前記コイル３５Ａ，３５Ｂに電流を流して磁界を発生させる。これにより、焼結体の周方向に交互に並ぶ磁極Ｎ，Ｓが着磁され、多極磁石１４となる。図９の例では、芯金１１と多極磁石１４とが組付けられた状態で着磁を行っているが、多極磁石１４とされる焼結体の単独の状態で着磁を行っても良い。また、上記の例は多極磁石１４の全磁極を一発で行う着磁法であるが、１極または数極ずつ順次着磁するインデックス着磁により、磁気エンコーダ１０の着磁を行っても良い。

磁気エンコーダ１０における絶縁被膜２２の厚みは、１０μｍ以上で２００μｍよりも薄いものとする。絶縁被膜が２００μｍよりも厚いと、着磁ヨーク上面部の銅線部と磁気エンコーダの表面とが離れるため、着磁力が低下する。この絶縁被膜の厚みが薄いとより強い着磁力が得られるが、絶縁破壊を引き起こす場合がある。このため、絶縁被膜の厚みは１０μｍ以上は必要である。着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保できる絶縁被膜の厚みの範囲は、１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い範囲である。この厚み範囲が好ましいことは、試験により確認された。

この構成の磁気エンコーダ１０は、図３と共に前述したように、多極磁石１４に磁気センサ１５を対面させて回転検出に使用される。磁気エンコーダ１０を回転させると、多極磁石１４の多極に磁化された各磁極Ｎ，Ｓの通過が磁気センサ１５で検出され、パルスのかたちで回転が検出される。磁極Ｎ，Ｓのピッチｐ（図２）は細かく設定でき、例えばピッチｐが１．５mm、ピッチ相互差±３％という精度を得ることもでき、これにより精度の高い回転検出が行える。ピッチ相互差は、磁気エンコーダ１０から所定距離だけ離れた位置で検出される各磁極間の距離の差を目標ピッチに対する割合で示した値である。磁気エンコーダ１０が図３のように軸受のシール装置１８に応用されたものである場合、磁気エンコーダ１０の取付けられた軸受の回転が検出されることになる。

また、多極磁石１４は、磁性粉の混入した焼結体からなるため、磁性粉の配合比率を高めて磁力向上が図れ、かつ耐摩耗性に優れ、また生産性にも優れたものとなる。
多極磁石１４の着磁に際しては、絶縁被膜２２を設けてその厚さを１０μｍ以上で２００μｍの範囲としたため、上記のように絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保することができる。
絶縁被膜２２は、カチオン電着塗装であるため、耐食性に優れたものとでき、長期の使用，厳しい環境下の使用においても錆の発生の問題のない磁気エンコーダとなる。例えば車輪用軸受のような錆の発生し易い環境下で使用することができる。

さらに、多極磁石１４の表面硬度は、従来の磁性粉や磁性粒子の含有する弾性部材やエラストマー製のコーダに比べて硬い。そのため、車輪回転検出のための回転検出装置２０に応用した場合に、車両走行中に回転側の多極磁石１４の表面と固定側の磁気センサ１５の表面の隙間に、砂粒などの粒子が噛み込まれても、多極磁石１４の摩耗損傷が生じ難く、従来の弾性体製としたものに比べて、摩耗の大幅な低減効果がある。

つぎに、上記絶縁被膜２２の絶縁破壊および磁束密度についての試験結果を、表１，表２と共に説明する。試験は、上記実施形態にかかる実施例１〜３、および比較例１〜２となる各サンプルにつき行った。上記サンプルは、焼結体の多極磁石１４を構成する磁性粉として、サマリウム鉄（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ）系磁性粉を用い、バインダとなる非磁性金属粉としてＳｎを用いた。配合比は、表１，表２中にも示したように、いずれも磁性粉が６０ｗｔ％、バインダが４０ｗｔ％である。この配合割合で、φ５４ｍｍ×φ６６ｍｍ×１．５ｍｍのグリーン体（未焼結圧粉体）を加圧プレスで成形し、大気中で１時間焼成した。各サンプルの焼結体（多極磁石１４）および芯金１１の形状は、図１に示した形状のものである。各サンプルは、これらの焼結体芯金一体品２１に、カチオン電着塗装を行い、絶縁被膜２２を形成し、その膜厚を表１，表２中に示す厚さとした。
この焼結体芯金一体品２１に対して、図９，図１０に示す着磁装置を用いて着磁を行った。

絶縁破壊は、実施例１〜３および比較例１〜２となる各膜厚の例において、２００個を着磁し、絶縁破壊によるトラブルがなければ◎とし、スパークなどを１個でも生じた場合は、×とした。
磁束密度は、東洋磁気工業株式会社製の磁気特性検査装置ＴＭＡ−ＥＣ１６を用いて、ギャップ１mmの条件、磁束密度（ピークツーピーク）４５ｍＴ以上を◎、未満を×と判定した。

表１に示すように、絶縁被膜の膜厚を１０〜１８０μｍとした各実施例１〜３は、いずれも、絶縁破壊および磁束密度とも、◎であった。
これに対して、絶縁被膜の膜厚を８μｍとした比較例１においては、磁束密度は◎であったが、絶縁破壊については×であった。絶縁被膜の膜厚を２００μｍとした比較例２においては、絶縁破壊は◎であったが、磁束密度については×であった。

これら表１，表２からわかるように、カチオン電着塗装による絶縁被膜を形成した場合に、その膜厚が１０μｍ未満では絶縁破壊を生じ、２００μｍであると、磁束密度が不十分である。膜厚が１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い場合は、絶縁破壊が生じず、かつ磁束密度についても確保されることが分かる。

つぎに、この磁気エンコーダ１０を備えた車輪用軸受の一例、およびそのシール装置１８の例を、図１１，図１２と共に説明する。図１１に示すように、この車輪用軸受１０は、第３世代型のものであって、内周に複列の転走面１ａを有する外方部材１と、これら転走面１ａに対向する転走面２ａを有する内方部材２と、対向する転走面１ａ，２ａ間に介在した複列の転動体３と、内外の部材２，１間の環状空間の両端をそれぞれ密封するシール部材８，９とを備える。
この車輪用軸受１０は、複列の転がり軸受、詳しくは複列のアンギュラ玉軸受とされていて、その内方部材２は、ハブ輪５とその軸部外周に嵌合する内輪６とでなり、各列の転走面２ａ，２ａが、ハブ輪５および内輪６の各外周に形成されている。ハブ輪５は、その外周に車輪取付用のフランジ５ａを有し、このフランジ５ａに車輪（図示せず）がボルト７で取付けられる。外方部材１は、その外周のフランジ１ｂを対して、車体の懸架装置におけるナックルに取付けられる。転動体３はボールからなり、保持器４により保持されている。

図１２は、磁気エンコーダ付きのシール装置１８を拡大して示す。このシール装置１８は、図３に示したものと同じであり、その一部を前述したが、図１２において、詳細を説明する。このシール装置１８は、磁気エンコーダ１０またはその芯金１１がスリンガとなり、内方部材１および外方部材２のうちの回転側の部材に取付けられる。この例では、回転側の部材は内方部材１であるため、磁気エンコーダ１０は内方部材１に取付けられる。

このシール装置１８は、内方部材１と外方部材２に各々取付けられた第１および第２の金属板製の環状のシール板（１１），１２を有する。第１のシール板（１１）は、上記磁気エンコーダ１０における芯金１１のことであり、以下、芯金１１として説明する。磁気エンコーダ１０は、図１ないし図３と共に前述した第１の実施形態にかかるものであり、その重複する説明を省略する。この磁気エンコーダ１０における多極磁石１４に対面して、同図のように磁気センサ１５を配置することにより、車輪回転速度の検出用の回転検出装置２０が構成される。

第２のシール板１２は、上記シール部材９（図３）を構成する部材であり、第１のシール板である芯金１１の立板部１１ｂに摺接するサイドリップ１６ａと円筒部１１ａに摺接するラジアルリップ１６ｂ，１６ｃとを一体に有する。これらリップ１６ａ〜１６ｃは、第２のシール板１２に加硫接着された弾性部材１６の一部として設けられている。これらリップ１６ａ〜１６ｃの枚数は任意で良いが、図１２の例では、１枚のサイドリップ１６ａと、軸方向の内外に位置する２枚のラジアルリップ１６ｃ，１６ｂとを設けている。第２のシール板１２は、固定側部材である外方部材２との嵌合部に弾性部材１６を抱持したものとしてある。すなわち、弾性部材１６は、円筒部１２ａの内径面から先端部外径までを覆う先端覆い部１６ｄを有するものとし、この先端覆い部１６ｄが、第２のシール板１２と外方部材２との嵌合部に介在する。第２のシール板１２の円筒部１２ａと第１のシール板である芯金１１の他円筒部１１ｃとは僅かな径方向隙間をもって対峙させ、その隙間でラビリンスシール１７を構成している。

この構成の車輪用軸受によると、車輪と共に回転する内方部材１の回転が、この内方部材１に取付けられた磁気エンコーダ１０を介して、磁気センサ１５で検出され、車輪回転速度が検出される。

磁気エンコーダ１０は、シール装置１８の構成要素としたため、部品点数を増やすことなく、車輪の回転を検出することができる。車輪用軸受は、一般に路面の環境下にさらされた状態となり、磁気エンコーダ１０が塩泥水を被ることがあるが、磁気エンコーダ１０を構成する焼結体芯金一体品２１の全体にカチオン電着塗装による絶縁被膜２２（図１）が施されていることから、塩泥水により磁気エンコーダ１０に錆が発生することが防止される。絶縁皮膜２２の膜厚は図１の実施形態で述べたように１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い厚さとされているため、着磁時に絶縁破壊の問題を生じることなく、安定したセンシングの得られる磁束密度を確保できる。また、磁気エンコーダ１０と、これに対面させる磁気センサ１５との間に砂粒等の粒子が噛み込むことがあるが、上記のように磁気エンコーダ１０の多極磁石１４は焼結体からなるものであって硬質であるため、多極磁石１４の表面の摩耗損傷は従来の弾性体製のものに比べて大幅に低減される。

内外の部材１，２間のシールについては、第２のシール板１２に設けられた各シールリップ１６ａ〜１６ｃの摺接と、第２のシール板１２の円筒部１２ａに第１のシール板である芯金１１の他円筒部１１ｃが僅かな径方向隙間で対峙することで構成されるラビリンスシール１７とで得られる。

図１３は、車輪用軸受の他の実施形態を示す。この車輪用軸受は、第２世代型のものであり、内方部材１が、ハブ輪５Ａと、このハブ輪５Ａの外周に嵌合した複列の内輪６Ａ，６Ｂとでなる。ハブ輪５Ａには等速ジョイント７の外輪が連結される。その他の構成は図１１に示す車輪用軸受と同様である。なお、図１１の例では図示を省略したが、図１１の車輪用軸受も、等速ジョイントの外輪が連結される。

なお、図１１および図１２に示す車輪用軸受、および図１３に示す車輪用軸受は、いずれも磁気エンコーダ１０の芯金１１を、図１の形状のものとした場合について示しているが、磁気エンコーダ１０として図４〜図７に示した各例のものを用いても良い。
また、磁気エンコーダ１０を軸受のシール装置１８の構成要素とする場合等において、多極磁石１４を、上記各実施形態とは逆に軸受に対して内向きに設けても良い。すなわち、多極磁石１４を芯金１１の軸受内側の面に設けても良い。その場合、芯金１１は非磁性体製のものとすることが好ましい。
また、外方部材が回転側部材となる車輪用軸受では、外方部材に磁気エンコーダを取付ける。

（Ａ）はこの発明の第１の実施形態にかかる磁気エンコーダの部分斜視図、（Ｂ）は同磁気エンコーダの組立過程を示す部分斜視図である。 同磁気エンコーダを正面から示す磁極の説明図である。 同磁気エンコーダを備えたシール装置と磁気センサとを示す部分破断正面図である。 同磁気エンコーダにおける多極磁石の一例の裏面を示す斜視図である。 同磁気エンコーダにおける多極磁石の他の例の裏面を示す斜視図である。 同磁気エンコーダにおける芯金の一例を示す部分斜視図である。 同磁気エンコーダにおける芯金の他の例を示す部分斜視図である。 この発明の他の実施形態にかかる磁気エンコーダの部分斜視図である。 着磁ヨークと磁気エンコーダの関係を示す部分側面図である。 同着磁ヨークの部分平面図である。 第１の実施形態にかかる磁気エンコーダを備えた車輪用軸受の全体の断面図である。 同車輪用軸受の部分断面図である。 第１の実施形態にかかる磁気エンコーダを備えた車輪用軸受の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１…内方部材
２…外方部材
３…転動体
１０…磁気エンコーダ
１１…芯金（第１のシール板）
１１ａ…円筒部
１１ｂ…立板部
１２…第２のシール板
１４…多極磁石
１５…磁気センサ
１８…シール装置
２０…回転検出装置
２１…焼結体芯金一体品
２２…絶縁被膜
３２…着磁ヨーク
３４…着磁面
３５Ａ，３５Ｂ…コイル

Claims (5)

1. 円周方向に交互に磁極を形成した多極磁石を有する磁気エンコーダにおいて、上記多極磁石が磁性粉と非磁性金属粉との混合粉を焼結させた焼結体であり、この磁気エンコーダの表面に、厚みが１０μｍ以上で２００μｍよりも薄い絶縁被膜を設けたことを特徴する磁気エンコーダ。
2. 請求項１において、前記絶縁被膜は、カチオン電着塗装による絶縁被膜である磁気エンコーダ。
3. 請求項１または請求項２において、前記多極磁石と、この多極磁石を支持する芯金とを備え、少なくとも前記多極磁石における被検出面となる表面に前記絶縁層を設けた磁気エンコーダ。
4. 内周に複列の転走面を有する外方部材と、この転走面に対向する複列の転走面を外周に有する内方部材と、対向する転走面間に介在した複列の転動体とを備え、車体に対して車輪を回転自在に支持する車輪用軸受において、
   前記外方部材および内方部材のうちの回転側の部材におけるインボード側端に磁気エンコーダを嵌合させ、この磁気エンコーダを、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気エンコーダとした車輪用軸受。
5. 請求項４において、前記磁気エンコーダの芯金に摺接する複数のリップを有するシール部材を、前記外方部材および内方部材のうちの固定側の部材に嵌合させた車輪用軸受。

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